(57)【要約】  船体（１）と、船体（１）上に取り付けられた風力タービン（２））と、平衡錘懸架手段（１８）によって船体（１）の下方に懸架された平衡錘（３）とを含む浮体式風力タービンについて説明する。設置方法についても説明する。平衡錘（３）は、１又は２以上の平衡錘浮力タンク（１７）を含む。浮力タンク（１７）の内部容積が空気で満たされている時には、平衡錘（３）の総浮力がその重量に近く又はそれよりも大きい。これにより、平衡錘は、船体（１）又は他の船からの垂直方向の支持が減少し又は無くなっても曳航／メンテナンス位置において浮かぶことができる。曳航中、船体は、実質的に広い水線面積及び浅い喫水に依拠して復原性を維持する荷船の特徴を有する。浮力タンク（１７）が水で部分的に又は完全に水で一杯になると、平衡錘（３）は、平衡錘懸架手段（１８）によって定められる深さの設置位置に沈む。この位置では、平衡錘が竜骨として機能して基礎を安定させる。平衡錘懸架手段（１８）は、力及びモーメントの両方を別個に又はまとめて船体（１）に伝えることができ、これによって平衡錘（３）が、その設置位置にある時に船体（１）を安定化できるようになる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体（１）と、該船体（１）上に取り付けられた風力タービン（２）と、平衡錘懸架手段（１８）によって前記船体（１）の下方に懸架された平衡錘（３）とを備えた浮体式風力タービンであって、
−  前記平衡錘（３）は、１又は２以上の平衡錘浮力タンク（１７）を含み、
−  前記平衡錘浮力タンク（１７）は、内部容積が空気又は別の気体で満たされている時には前記平衡錘（３）の総浮力が該平衡錘の重量に近く又は該重量よりも大きくなって、前記船体（１）又は他の船からの垂直方向の支持が減少し又は無くなっても曳航／メンテナンス位置に浮かぶことができるような寸法を有し、
−  前記平衡錘浮力タンク（１７）が部分的に又は完全に水で一杯になると、前記平衡錘（３）は、前記平衡錘懸架手段（１８）によって定められる深さの設置位置に沈み、
−  前記平衡錘懸架手段（１８）は、力及びモーメントの両方を別個に又はまとめて前記船体（１）に伝えることができ、これによって前記平衡錘（３）がその設置位置にある時に前記船体（１）を安定化できるようになる、
ことを特徴とする浮体式風力タービン。
【請求項２】
前記浮体式基礎は、設置後は機能的に円柱ブイである、
請求項１に記載の浮体式風力タービン。
【請求項３】
前記浮体式基礎は、設置後は機能的に半潜水型である、
請求項１に記載の浮体式風力タービン。
【請求項４】
前記浮体式基礎は、設置後は機能的に張力係留式プラットフォームである、
請求項１に記載の浮体式風力タービン。
【請求項５】
前記平衡錘懸架手段（１８）は、伸縮嵌め合い管（２７）を含む、
請求項１から４のいずれか一項に記載の浮体式風力タービン。
【請求項６】
前記平衡錘懸架手段（１８）は、中心伸縮嵌め合い管（２８）で補完され、又は該中心伸縮嵌め合い管（２８）に置き換えられる、
請求項１から５のいずれか一項に記載の浮体式風力タービン。
【請求項７】
前記平衡錘（３）は多角形として成形されて、前記多角形平衡錘（３）の隅部に取り付けられた平衡錘懸架手段（１８）によって支持され、前記多角形平衡錘（３）の各隅部は、前記平衡錘懸架手段（１８）を通じて前記船体（１）上の最低限２つの別個の付着点に取り付けられる、
請求項１から６のいずれか一項に記載の浮体式風力タービン。
【請求項８】
前記多角形平衡錘（３）に対する前記平衡錘懸架手段（１８）の前記取り付けは、前記船体（１）の重心から前記船体（１）に対する前記平衡錘懸架手段（１８）の取り付けまでの距離の半分以上の距離だけ前記多角形平衡錘（３）の前記重心から分離される、
請求項７に記載の浮体式風力タービン。
【請求項９】
前記平衡錘（３）は、曳航中に前記船体（１）に取り付けられる、
請求項１から８のいずれか一項に記載の浮体式風力タービン。
【請求項１０】
前記浮体式基礎の静的及び動的反応は、ｉ）前記平衡錘浮力タンク（１７）のバラスト、ｉｉ）前記船体（１）のバラスト、及び／又はｉｉｉ）前記平衡錘（３）の設置深さの調整、の組み合わせを通じて設置前に調整することができる、
請求項１から９のいずれか一項に記載の浮体式風力タービン。
【請求項１１】
前記浮体式基礎の前記静的及び動的反応は、ｉ）前記平衡錘浮力タンク（１７）のバラスト、及びｉｉ）前記船体（１）のバラスト、の調整の組み合わせを通じて設置後に調整することができる、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の浮体式風力タービン。
【請求項１２】
前記平衡錘（３）は、設置後に海底（３２）に存在する、
請求項１、及び請求項４から１１のいずれか一項に記載の浮体式風力タービン。
【請求項１３】
船体（１）と、該船体（１）上に取り付けられた風力タービン（２）と、平衡錘懸架手段（１８）によって前記船体（１）の下方に懸架された平衡錘（３）とを備えた浮体式風力タービンの設置方法であって、
−  空気又は別の気体で部分的に又は完全に満たされた前記平衡錘（３）の浮力タンク（１７）を満たすステップと、
−  曳航前に前記平衡錘（３）を前記船体（１）に取り付けるステップと、
−  前記平衡錘（３）及び前記船体（１）を所望の洋上位置に曳航するステップと、
−  所望の洋上位置に到達した時に、前記平衡錘浮力タンク（１７）に部分的に又は完全に水を注入するステップと、
−  前記平衡錘（３）が、前記平衡錘懸架手段（１８）によって定められる深さの設置位置に沈むのを可能にするステップと、
−  前記船体（１）に力及びモーメントの両方を別個に又はまとめて伝えることができる前記平衡錘懸架手段（１８）によって前記船体（１）に力及びモーメントを伝え、これによって前記平衡錘（３）がその設置位置にある時に前記船体（１）を安定化できるようにするステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
船体（１）と、該船体（１）上に取り付けられた風力タービン（２）と、平衡錘懸架手段（１８）によって前記船体（１）の下方に懸架された平衡錘（３）とを備えた浮体式風力タービンの設置方法であって、
−  進水及び曳航前に、前記平衡錘（３）の浮力タンク（１７）に空気又は別の気体を部分的に又は完全に満たすステップと、
−  前記船体（１）及び前記平衡錘（３）を所望の洋上位置に曳航するステップと、
−  所望の洋上位置に到達した時に、前記平衡錘（３）を前記船体（１）に取り付けるステップと、
−  前記平衡錘浮力タンク（１７）に部分的に又は完全に水を注入するステップと、
−  前記平衡錘（３）が、前記平衡錘懸架手段（１８）によって定められる深さの設置位置に沈むのを可能にするステップと、
−  前記船体（１）に力及びモーメントの両方を別個に又はまとめて伝えることができる前記平衡錘懸架手段（１８）によって前記船体（１）に力及びモーメントを伝え、これによって前記平衡錘（３）がその設置位置にある時に前記船体（１）を安定化できるようにするステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記設置方法は、
−  前記平衡錘浮力タンク（１７）に水を注入するステップと、
−  所望の洋上位置に到達した時に、前記平衡錘（３）が海底（３２）の設置位置に沈むのを可能にするステップと、
を含む、請求項１３又は１４に記載の方法。
【請求項１６】
船体（１）と、該船体（１）上に取り付けられた風力タービン（２）と、平衡錘懸架手段（１８）によって前記船体（１）の下方に懸架された平衡錘（３）とを備えた浮体式風力タービンのメンテナンス方法であって、
−  前記平衡錘（３）の浮力タンク（１７）に空気又は別の気体を部分的に又は完全に満たすことによって前記船体（１）を設置位置からメンテナンス位置に上昇させるステップと、
−  メンテナンスを実行するステップと、
−  前記平衡錘浮力タンク（１７）に部分的に又は完全に水を注入して前記船体（１）を設置位置に下降させるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力タービンの浮体式洋上基礎、並びに浮体式洋上基礎の設置及びメンテナンス方法に関する。
【０００２】
具体的には、本発明は、船体と、船体上に取り付けられた風力タービンと、平衡錘懸架手段によって船体の下方に懸架された平衡錘とを備えた浮体式風力タービンに関する。
【０００３】
さらに、本発明は、船体と、船体上に取り付けられた風力タービンと、平衡錘懸架手段によって船体の下方に懸架された平衡錘とを備えた浮体式風力タービンの設置方法に関する。
【０００４】
さらに、本発明は、船体と、船体上に取り付けられた風力タービンと、平衡錘懸架手段によって船体の下方に懸架された平衡錘とを備えた浮体式風力タービンのメンテナンス方法に関する。
【背景技術】
【０００５】
従来、洋上風力タービンは、比較的浅い水中の着床式基礎上に設置される。通常は、４０〜５０ｍの水深がこのような着床式基礎の限界と考えられている。
【０００６】
世界中の多くの海域には、洋上風力発電を望ましい程度まで展開するのに十分に適した水深５０ｍ以下の利用可能な沖合海域は存在しない。そこで、風力タービン用の浮体式基礎が必要になる。
【０００７】
洋上風力タービンと共に使用する浮体式基礎の概念は、様々な異なるものが可能である。３つの基本概念は、円柱ブイ、半潜水型及びＴＬＰ（張力係留式プラットフォーム）である。これらの基本概念には、それぞれに利点及び制限がある。
【０００８】
円柱ブイは、バラストを併用して深喫水からの復原性を維持する。円柱ブイは、最も単純な浮体式基礎の概念であり、典型的には底部のバラストによって水中で垂直に保持される、空気を満たされた単純な浮き輪である。好適な寸法の円柱ブイは、垂直に近い姿勢を維持しながら大型風力タービンの重量及び負荷を支持することができる。通常、係留索の機能は、姿勢を維持して漂流を防ぐことのみである。円柱ブイの設計には、ピンと張った係留索からさらなる利点を得ようと模索しているものもあるが、実際にはこれらの設計は未だに試験されていない。
【０００９】
円柱ブイの概念は、その単純さによって本質的に魅力が高い。しかしながら、設置及び輸送段階中には、喫水が大きな課題を投げ掛ける。一般に、風力タービンを最終地において海洋条件下で浮体式基礎上に設置することは海水運動に起因して実現不可能であると考えられており、従って、通常、浮体式風力タービンは、波止場地域において地上クレーンを用いて、又は保護水域においてクレーン船を用いて設置される。一般に、円柱ブイは、５０ｍを上回る、設計によっては１００ｍをも上回る喫水を有し、このことが地上クレーンを用いた波止場地域での風力タービンの設置を事実上妨げている。従って、通常、風力タービンは、深い峡江などの保護水域においてクレーン船を用いて浮体式円柱ブイ基礎上に設置される。クレーン船を用いた風力タービンの設置を可能にするほどの深さの保護水域を見つけ出すことは、ノルウェーなどの数ヵ国では実に容易であるが、世界中の多くの海域には、このような十分な深さの利用可能な保護水域は存在しない。さらに、たとえこのような十分な深さの保護水域を領域内で実際に利用できる場合でも、多くの場合、設置地点と所望の洋上位置との間の輸送回廊に隆起部又は浅瀬が存在することにより、このような保護水域をタービンの設置に利用することは事実上妨げられてしまう。円柱ブイの深い喫水に起因するこれらの制限は、円柱ブイの概念にとって大きな問題となっている。
【００１０】
円柱ブイ浮遊体を用いたタービン設置問題に対する１つの解決策は、円柱ブイが傾斜位に、好ましくはほぼ水平位にある間にタービンを設置することである。国際公開第２０１０／０１８３５９号には、このような近水平配向に基づく円柱ブイの設置方法が開示されている。この文献では、円柱ブイの底部に接続された仮浮力装置の取り付けを通じて近水平位を維持する。この構成であれば、波止場地域において地上クレーンを用いて近水平位でタービンを設置することができる。円柱ブイを所望の洋上位置まで曳航した後に、仮浮力装置を徐々に離脱させることによって最終的な垂直位に移行させる。
【００１１】
国際公開第２０１３／０４８２５７号には、このような近水平配向に基づく円柱ブイの別の設置方法が開示されている。この文献では、円柱ブイを補助浮力装置に接続することを通じて近水平位を維持し、この接続は、円柱ブイと円柱ブイ上に取り付けられた風力タービンとの配向変化を可能にする回転結合装置を用いて行われる。タービンの設置中及び所望の位置への曳航中に配向を近水平から変化させることができる。円柱ブイを所望の洋上位置に曳航した後に、回転結合の回転を通じて最終的な垂直位に移行させることができる。
【００１２】
国際公開第２０１０／０１８３５９号及び国際公開第２０１３／０４８２５７号に開示されている方法のような方法は、本質的に風力タービンを近水平配向で設置することを前提とするものである。しかしながら、一般にこの前提は大型風力タービンには当てはまらない。風力タービンで使用されるコントローラエンクロージャや変圧器などの重要な部品は通常の垂直配向のみに適しており、また構造部品のいくつかは、他では体験することがない異常な方向の重力荷重に対応するように大型寸法にする必要がある。潤滑油、冷却剤及びその他の流体が特殊な問題を引き起こすため、近水平配向を可能にするには、ベアリング、ギアボックス、油圧品、膨張タンクのシールを特別設計にする必要がある。これらの要因の結果、風力タービンの近水平配向に基づく円柱ブイの設置方法は一般に魅力的ではない。
【００１３】
半潜水型浮体式基礎は、比較的低い重心を確実にするバラストを併用して、中程度の喫水における広い水線面積からの復原性を得る。半潜水型の概念は、円柱ブイの概念ほど単純ではないが、喫水が浅いという利点がある。喫水が浅いことによって地上クレーンを用いた波止場地域でのタービン設置が可能であるとともに、所望の洋上位置への曳航中における課題もほとんどない。円柱ブイの概念と同様に、係留索の機能は、姿勢を維持して漂流を防ぐことのみである。
【００１４】
半潜水型の概念は、比較的単純なことによって本質的に魅力が高い。しかしながら、横傾斜の結果として生じる差動浮力に基づく復原性の概念が、タービンロータに作用する大きな横力によって生じる転倒モーメントに起因してタービン運転中にかなりの横傾斜角をもたらす。
【００１５】
国際公開第２００９／１３１８２６号には、バラスト制御システムを用いてタービン運転中の横傾斜角を低減できる構成が開示されている。浮体式基礎に、基礎の安定化本体を構成する３つの主柱間で水バラストを再分配するために使用される１組のポンプ及び弁が取り付けられる。水バラストの再分配を通じて、タービンロータに作用する大きな横力によって生じる転倒モーメントを、移動可能なバラストによって生じる転倒モーメントによって逆方向に相殺することができる。
【００１６】
国際公開第２００９／１３１８２６号に開示されている構成には明らかな不利点がある。第１に、アクティブなセンサ及びポンプシステムの導入を通じて新たなレベルの複雑性がもたらされ、無人海洋構造物ではアクセス性の課題に起因してアクティブなシステムをできるだけ少なくすべきであるという基本原則に本質的に反している。第２に、再分配する必要がある質量が大きく、何百トン又は何千トンにもなるため、たとえ超大型のポンプを使用した場合でも、バランス調整システムが、通常は分単位の時定数で半静的になる。この結果、タービンロータに作用する大きな横力によって生じる転倒モーメントの過渡的変化のバランスを保つことができない。
【００１７】
米国特許第８，１１８，５３８号には、タービンロータに作用する大きな横力によって生じる転倒モーメントに起因するタービン運転中の横傾斜角を低減する別の方法が開示されている。浮体式プラットフォームの少し下方に、基本的に竜骨として機能する平衡錘を取り付ける。さらなる実施形態では、この平衡錘が調整可能な係留索に接続されて、これらの索をピンと張る役割も果たす。
【００１８】
米国特許第８，１１８，５３８号に開示されている構成は、横傾斜角を低減するという目的は果たすが、概説されている取り付け方法が複雑である。洋上作業は、ウインチ上の平衡錘ケーブルを平衡錘に接続した後に、平衡錘をプラットフォームの下方に降ろしてケーブルの緩みを補正することを含む。その後、組立工らがウインチストップを解放し、平衡錘をプラットフォームの下方に降ろし終えて設置を完了する。この一連の事象は、洋上でのかなりの労力を必要とし、平衡錘を安全に降ろすのに十分な能力を有するウインチをプラットフォームに取り付ける必要がある。この構成は、作業の複雑さ及びウインチのコストによって魅力に欠ける。
【００１９】
ＴＬＰ（張力係留式プラットフォーム）は、超過浮力と係留索張力との間のバランスを通じて復原性を得る。ＴＬＰの概念は、設置方法が、プラットフォームの主要浮遊部分を錨に繋がれたロープに取り付ける前に水面から一定距離だけ下方に沈めるものであるため、円柱ブイ又は半潜水型ほど単純ではない。通常、この潜水工程では、復原性を確実にするほど十分な寸法及び配分の水線面積が得られないため、プラットフォームが不安定になってしまう。
【００２０】
Ｉｂｅｒｄｒｏｌａ  Ｉｎｇｅｎｅｒｉａ  ｙ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｃｉｏｎ社によるＥＷＥＡ  Ｏｆｆｓｈｏｒｅ  ２０１５会議で提示された「ＴＬＰＷＩＮＤ（登録商標）の事例研究（ＴＬＰＷＩＮＤ（Ｒ）  Ｃａｓｅ  Ｓｔｕｄｙ）」には、ＴＬＰの設置における最先端の良好な概要が示されている。
【００２１】
３つの代案が示されている。解決策Ａは、底部の設置面積がプラットフォームの形状に一致する臨時設置船を含む。静水力を通じてプラットフォームと設置船とを固定する。現場での設置完了には、滑り案内及びウインチなどの相当な技術的準備が必要である。
【００２２】
解決策Ｂは、プラットフォームに取り付けられた仮浮力モジュールを含む。これらの浮力モジュールは、プラットフォームに固定されている間、プラットフォームを半潜水型に変化させる。曳航中及び潜水中に水線面積を維持することによって必要な復原性が保証され、仮浮力タンクは、ロープに取り付けた後に取り外して再利用することができる。この解決策には、曳航抵抗が大幅に増加して設置のための好天期が減少するという不利点がある。さらに、仮浮力要素の取り扱い及び解除には多大な洋上作業が必要である。
【００２３】
解決策Ｃは、曳航中にＴＬＰを支持するＵ字形の半潜水船を含む。半潜水船は、設置時にＴＬＰと共に沈められ、半潜水船上の固定構造を用いて生み出される広い水線面積を通じて復原性を維持する。この解決策には、曳航が容易であって洋上作業が安全、単純であるという利点があるが、半潜水船がかなりの寸法の専用船であることによって本質的にコストが高くなってしまうという非常に大きな欠点がある。
【００２４】
中国特許第１０３９２５１７２号には、仮浮力タンクの変形例を含む解決策が開示されている。浮遊体の構造に角型タンクを取り付けて径方向ブレース及び垂直ブレースの両方に接続することにより、仮浮力タンクが浮遊体の本体との良好な構造的接続を得ることができる。しかしながら、ＴＬＰをロープに接続した後の仮タンクの取り外しが複雑な洋上作業であり、作業中に浮遊体及び／又は仮タンクを損傷させる大きなリスクを伴うという問題が残る。さらに、専用の仮タンクに伴って追加コストも発生する。
【００２５】
Ｇｌｏｓｔｅｎ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ社が提供する「Ｐｅｌａｓｔａｒの設置及びメンテナンス（Ｐｅｌａｓｔａｒ  Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）」という文献には、支持船を用いたＴＬＰの設置工程が概説されている。この設置工程は、スパッド（細長い鋼製の箱）をウインチ及びケーブルシステムによって垂直に移動できるスパッドシステムの使用によって容易になる。各スパッドの下端部は、テンドンアーム（ｔｅｎｄｏｎ  ａｒｍｓ）の窪みにロックされる先端を収容する。ロックされると、完全に組み立てられた浮体式タービン及び支持船が１つの安定したユニットとして機能して、沖合移動及び設置場所の荒海及び強風に耐えることができる。スパッドは、設置場所の上方に来ると、テンドン結合（ｔｅｎｄｏｎ  ｈｏｏｋｕｐ）のために浮体式タービンを設置喫水に押しやる。この構成には、曳航及び設置を効率的かつ安全に実行できるという利点があるが、Ｉｂｅｒｄｒｏｌａの文献における解決策Ａ及びＣと同様に、設置船がかなりの寸法の専用船であることによって本質的にコストが高くなってしまうという非常に大きな欠点がある。
【００２６】
国際公開第２０１５／１８１４２４号には、浮き台を備えた浮体式風力タービンが開示されている。この構成では、空気の充填又は注水が可能な中空の平衡錘を使用する。この構成では、下降中の復原性が不確実なため、ＴＬＰの設置が困難である。平衡錘は、設置中に使用された後には、基礎の動的応答に影響を与えるために使用されることはない。
【００２７】
いずれの先行技術文献にも、平衡錘とＴＬＰ構成との組み合わせは開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２８】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０１８３５９号
【特許文献２】国際公開第２０１３／０４８２５７号
【特許文献３】国際公開第２００９／１３１８２６号
【特許文献４】米国特許第８，１１８，５３８号明細書
【特許文献５】中国特許第１０３９２５１７２号明細書
【特許文献６】国際公開第２０１５／１８１４２４号
【非特許文献】
【００２９】
【非特許文献１】「ＴＬＰＷＩＮＤ（登録商標）の事例研究（ＴＬＰＷＩＮＤ（Ｒ）  Ｃａｓｅ  Ｓｔｕｄｙ）」、Ｉｂｅｒｄｒｏｌａ  Ｉｎｇｅｎｅｒｉａ  ｙ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｃｉｏｎ社、ＥＷＥＡ  Ｏｆｆｓｈｏｒｅ  ２０１５会議
【非特許文献２】「Ｐｅｌａｓｔａｒの設置及びメンテナンス（Ｐｅｌａｓｔａｒ  Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）」、Ｇｌｏｓｔｅｎ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
本発明の目的は、浮体式洋上基礎と、上記の欠点を回避するこのような基礎の設置方法とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
この目的は、導入部において説明した浮体式風力タービンであって、
−  平衡錘が１又は２以上の平衡錘浮力タンクを含み、
−  平衡錘浮力タンクが、内部容積が空気又は別の気体で満たされている時には平衡錘の総浮力が平衡錘の重量に近く又はそれよりも大きくなって、船体又は他の船からの垂直方向の支持が減少し又は無くなっても曳航／メンテナンス位置に浮かぶことができるような寸法を有し、
−  平衡錘浮力タンクが部分的に又は完全に水で一杯になると、平衡錘が、平衡錘懸架手段によって定められる深さの設置位置に沈み、
−  平衡錘懸架手段が、力及びモーメントの両方を別個に又はまとめて船体に伝えることができ、これによって平衡錘がその設置位置にある時に船体を安定化できるようになる、という点を特徴とする浮体式風力タービンによって達成することができる。
【００３２】
この浮体式風力タービンは、さらなる態様において、浮体式基礎が、設置後は機能的に円柱ブイであるという点を特徴とする。
【００３３】
この浮体式風力タービンは、さらなる態様において、浮体式基礎が、設置後は機能的に半潜水型であるという点を特徴とする。
【００３４】
この浮体式風力タービンは、さらなる態様において、浮体式基礎が、設置後は機能的に張力係留式プラットフォームであるという点を特徴とする。
【００３５】
この浮体式風力タービンは、さらなる態様において、平衡錘懸架手段が伸縮嵌め合い管を含むという点を特徴とする。
【００３６】
この浮体式風力タービンは、さらなる態様において、平衡錘懸架手段が中心伸縮嵌め合い管で補完され、又は中心伸縮嵌め合い管に置き換えられるという点を特徴とする。
【００３７】
この浮体式風力タービンは、さらなる態様において、平衡錘が多角形平衡錘として成形されて、多角形平衡錘の隅部に取り付けられた平衡錘懸架手段によって支持され、多角形平衡錘の各隅部が、平衡錘懸架手段を通じて船体上の最低限２つの別個の付着点に取り付けられるという点を特徴とする。
【００３８】
この浮体式風力タービンは、さらなる態様において、多角形平衡錘に対する平衡錘懸架手段の取り付けが、船体の重心から船体に対する平衡錘懸架手段の取り付けまでの距離の半分以上の距離だけ多角形平衡錘の重心から分離されるという点を特徴とする。
【００３９】
この浮体式風力タービンは、さらなる態様において、平衡錘が曳航中に船体に取り付けられるという点を特徴とする。
【００４０】
この浮体式風力タービンは、さらなる態様において、浮体式基礎の静的及び動的反応を、ｉ）平衡錘浮力タンクのバラスト、ｉｉ）船体のバラスト、及び／又はｉｉｉ）平衡錘の設置深さの調整、の組み合わせを通じて設置前に調整することができるという点を特徴とする。
【００４１】
この浮体式風力タービンは、さらなる態様において、浮体式基礎の静的及び動的反応を、ｉ）平衡錘浮力タンクのバラスト、及びｉｉ）船体のバラスト、の調整の組み合わせを通じて設置後に調整することができるという点を特徴とする。
【００４２】
風力タービンの浮体式基礎の単純な設置方法は、第１の態様において、
−  空気又は別の気体で部分的に又は完全に満たされた平衡錘の浮力タンクを満たすステップと、
−  曳航前に平衡錘を船体に取り付けるステップと、
−  平衡錘及び船体を所望の洋上位置に曳航するステップと、
−  所望の洋上位置に到達した時に、平衡錘浮力タンクに部分的に又は完全に水を注入するステップと、
−  平衡錘が、平衡錘懸架手段によって定められる深さの設置位置に沈むのを可能にするステップと、
−  船体に力及びモーメントの両方を別個に又はまとめて伝えることができる平衡錘懸架手段によって船体に力及びモーメントを伝え、これによって平衡錘がその設置位置にある時に船体を安定化できるようにするステップと、
を含む点を特徴とする。
【００４３】
風力タービンの浮体式基礎の単純な設置方法は、さらなる態様において、
−  進水及び曳航前に、平衡錘の浮力タンクに空気又は別の気体を部分的に又は完全に満たすステップと、
−  船体及び平衡錘を所望の洋上位置に曳航するステップと、
−  所望の洋上位置に到達した時に、平衡錘を船体に取り付けるステップと、
−  平衡錘浮力タンクに部分的に又は完全に水を注入するステップと、
−  平衡錘が、平衡錘懸架手段によって定められる深さの設置位置に沈むのを可能にするステップと、
−  船体に力及びモーメントの両方を別個に又はまとめて伝えることができる平衡錘懸架手段によって船体に力及びモーメントを伝え、これによって平衡錘がその設置位置にある時に船体を安定化できるようにするステップと、
を含む点を特徴とする。
【００４４】
船体を備えた浮体式風力タービンのメンテナンス方法は、
−  平衡錘の浮力タンクに空気又は別の気体を部分的に又は完全に満たすことによって船体を設置位置からメンテナンス位置に上昇させるステップと、
−  メンテナンスを実行するステップと、
−  平衡錘浮力タンクに部分的に又は完全に水を注入して船体を設置位置に下降させるステップと、
を含む点を特徴とする。
【００４５】
本発明は、風力タービン用の浮体式基礎に関する。この基礎は、風力タービンの質量を支持できるとともに、風力タービンの設置中及びその後の所望の洋上位置への曳航中に風力タービンの質量を支持する際に復原性を維持することもできる船体を含む。曳航中、船体は、実質的に広い水線面積及び浅い喫水に依拠して復原性を維持する荷船（艀）の特徴を有する。
【００４６】
浮体式基礎は、船体に取り付けられた別個の平衡錘をさらに含み、この平衡錘には、曳航中に船体と共に浮かぶことを可能にする浮力手段が取り付けられる。
【００４７】
浮体式基礎が所望の洋上位置に曳航されると、平衡錘を船体下方の選択位置に下降させて、船体に取り付けられた好適なコネクタによって懸架された状態に保持する。この位置では、平衡錘が竜骨として作用して基礎を安定させる。
【００４８】
本発明による基礎は、ＴＬＰの全ての利点を有するが、従来のＴＬＰとは異なり、従来のＴＬＰの設置に使用されていた専用船、仮浮力タンク又はその他の補助的なコストの掛かる特徴をいずれも必要とすることなく現場に曳航して適所に下降させることができる。さらに、平衡錘に起因して従来のＴＬＰに比べて重心が低くなることにより、うねり偏位（ｓｕｒｇｅ  ｅｘｃｕｒｓｉｏｎｓ）中におけるロープの垂直力の大きさを低減しやすくなる。この結果、最大うねり偏位中にロープの緩みが生じるのを防ぐために必要とされる必然的なロープの予緊張を低減して、船体、ロープ及び錨のコストを節約することができる。
【００４９】
また、変動する風力及び波力からの刺激に対する基礎の動的反応を、従来のＴＬＰに可能な程度よりも大きな程度まで調整することもできる。基礎の設置後に、バラスト船を必要とせずに自然周期、重心及び浮力を微調整することさえも可能である。
【００５０】
１つの実施形態では、場合によっては船体のさらなるバラストと合わせた平衡錘の水中重量が、船体の主要部分を水面下の特定の距離に引き寄せて浮体式基礎を荷船から円柱ブイに効果的に変化させるのに十分なものである。この実施形態では、浮体式基礎が、単純な復原性と低い流体力学的負荷とを含む円柱ブイ基礎の恩恵を享受すると同時に、通常の円柱ブイ基礎に付きものの設置及び曳航に関する問題を回避する。
【００５１】
別の実施形態では、平衡錘の水中重量が、船体の主要部分を水面下に引き寄せるほど十分なものではではなく、場合によっては船体のさらなるバラストと合わせて、基礎に対して相当な安定化効果を発揮するのに十分なものである。これにより、浮体式基礎が、荷船から、従来の半潜水型と比べてとりわけ大きな復原力を有する半潜水型に効果的に変化する。この実施形態では、基礎が、単純な復原性と良好な作業領域を伴うアクセスの好便性とを含む半潜水型の恩恵を享受すると同時に、通常の半潜水型基礎に付きものの比較的大きな横傾斜角及び／又は能動的バラストシステムの必要性を回避する。
【００５２】
さらに別の実施形態では、場合によっては船体のさらなるバラストと合わせた平衡錘の水中重量が、船体の主要部分を水面下の所望の深さに引き寄せるのに十分なものであり、その後に船体と平衡錘とを組み合わせた重量を低減することがさらに可能である。この構成により、ＴＬＰをロープに接続する工程をとりわけ効果的にすることができる。この実施形態による設置工程では、浮体式基礎が所望の洋上位置に曳航されると、平衡錘を船体下方の好適な位置に下降させて、船体に取り付けられた手段によって懸架された状態に保持することにより、平衡錘と船体とを合わせた重量が、ロープへの接続を可能にする深さまで浮力ハブを引き寄せることができるようになる。ロープへの接続後には、例えば船体の部分的な又は完全なバラスト除去（ｄｅ−ｂａｌｌａｓｔｉｎｇ）によって船体と平衡錘とを合わせた重量を減少させて必要なロープの予緊張を与える。この実施形態では、基礎が、適度な寸法と、横傾斜を非常に適度な角度に制限することとを含むＴＬＰの恩恵を享受すると同時に、従来のＴＬＰ設置方法の複雑性を回避する。
【００５３】
この浮体式風力タービンは、さらに別の実施形態において、平衡錘が設置後に海底に存在するという点を特徴とする。
【００５４】
さらに別の実施形態では、船体を含む浮体式風力タービンの設置方法が、
−  平衡錘浮力タンクに水を注入するステップと、
−  所望の洋上位置に到達した時に、平衡錘が海底の設置位置に沈むのを可能にするステップと、
を含む点を特徴とする。
【００５５】
平衡錘は、設置場所の水深と設置完了後の所望の船体の深さとの差分に対応する船体下方の位置まで下降する。
【００５６】
平衡錘は、所望の位置まで下降した後に、さらにバラスト処理されて船体を水面下方の所望の深さまで引き寄せ、この段階で海底に到達する。
【００５７】
この構成は、錨及びロープを予め設置しなくてよいので、とりわけ効果的なＴＬＰの設置構成を可能にする。平衡錘は、予め設置されるＴＬＰ錨に取って代わり、平衡錘懸架手段は、予め設置されるＴＬＰロープに取って代わる。
【００５８】
好適に構成された平衡錘及びその懸架によってＴＬＰの横方向の動きが非常に限定されるようになり、ロープ力を低減するのに役立つだけでなく、ロープ取り付け具における精巧な屈曲継手も不要になる。
【００５９】
以下、添付図面に示す好ましい実施形態の例について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明による、円柱ブイとして実装される浮体式風力タービンの基礎を示す図である。
【図２】図１に示す浮体式風力タービンの基礎をさらに詳細に示す図である。
【図３】本発明による、半潜水型として実装される浮体式風力タービンの基礎を示す図である。
【図４】本発明による、ＴＬＰとして実装される浮体式風力タービンの基礎を示す図である。
【図５】平衡錘自体における平衡錘の取り付け構成を示す図である。
【図６】船体における平衡錘の取り付け構成を示す図である。
【図７】平衡錘懸架の異なる実施形態を示す図である。
【図８】本発明による、基礎を円柱ブイとして実装する設置シーケンスを示す図である。
【図９】本発明による、基礎を半潜水型として実装する設置シーケンスを示す図である。
【図１０】本発明による、基礎をＴＬＰとして実装する設置シーケンスを示す図である。
【図１１】本発明による検査及びメンテナンスシーケンスを示す図である。
【図１２】平衡錘構成がＴＬＰ錨の役割を果たす設置シーケンスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
図では、同様の又は対応する要素を同じ参照番号で示す。
【００６２】
図１に、本発明による浮体式風力タービンを示す。浮体式基礎船体１は、発電用風力タービン２を支持する。船体１の下方には平衡錘３が懸架される。
【００６３】
風力タービン２は、風から運動エネルギーを抽出するロータ４と、ロータを支持するとともにロータ４によって供給される回転エネルギーを電気エネルギーに変換するために必要な設備を収容するナセル５と、ナセル及びロータを支持するタワー６とを含む。
【００６４】
浮体式基礎船体１は、部分的に水線面７下に沈み、係留索８によって適所に保持される。
【００６５】
図２に、浮体式基礎船体１及び平衡錘３をさらに詳細に示す。浮体式基礎船体１は、中心支柱９と、３つの対角ブレース１０と、３つの径方向ブレース１１と、３つの横方向ブレース１２とを含む四面体構造として実装することができる。四面体の頂点では、風力タービンタワー６を浮体式基礎船体１に接続する役割も果たす移行部品（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  ｐｉｅｃｅ）１３において、３つの対角ブレース１０が中心支柱９に接続される。四面体の底部中央では、底部ノード１４において３つの径方向ブレース１１が中心支柱９に接続される。四面体の底面の各隅部では、横方向ノード１５において、対角ブレース１０、径方向ブレース１１及び横方向ブレース１２が全て接続される。各横方向ノード１５には、一連の船体浮力タンク１６が配置される。
【００６６】
平衡錘３は、１又は２以上の平衡錘浮力タンク１７を含むことができる。平衡錘３は、平衡錘懸架チェーン１８によって船体１の下方に懸架される。
【００６７】
平衡錘３の平衡錘浮力タンク１７は、内部容積に空気が満ちている時には平衡錘の総浮力がその重量に近付き又はそれよりも大きくなって、浮体式基礎の船体１からの支持が減少し又は無くなっても平衡錘３が浮くことができるような寸法を有する。平衡錘浮力タンク１７が水で一杯になると重量が増加し、平衡錘が平衡錘懸架チェーン１８によって定められる深さまで沈むようになる。平衡錘３の水中重量から平衡錘懸架チェーン１８にもたらされる下向きの力の合計は、平衡錘浮力タンク１７を満たす水の量を調整することによって調整することができる。
【００６８】
基礎１は、海底に設置された錨に取り付けられた３つの係留索８によってその定位置に保たれる。
【００６９】
図１及び図２に示す実施形態は、機能的には円柱ブイである。（好ましくは船体浮力タンク１６内に存在するあらゆる追加のバラストを含む）船体１、風力タービン２、（部分的に又は完全に）注水された平衡錘３及び平衡錘懸架チェーン１８の重量を含む浮体式風力タービンの総重量は、係留索８の下向きの牽引と相まって、システムに加わる総浮力を、船体１が依然として水線面７よりも十分に下方の水中に存在する深さに水没する程度まで相殺して、最大設計海面状態条件においても船体浮力タンク１６のあらゆる部分が水上に出ないことを確実にする。
【００７０】
この実施形態では、本発明による基礎が円柱ブイの全ての利点を有するが、従来の円柱ブイの大きな喫水によって課される設置制限はない。他のあらゆる円柱ブイと同様に、完全な構造体の重心が浮力中心よりも下にあることが復原性のために必要である。
【００７１】
図３に、本発明による浮体式風力タービンの別の実施形態を示す。この構成は、図１及び図２のものと実質的に同じであるが、ここでの基礎は機能的に半潜水型である。（好ましくは船体浮力タンク１６内に存在するあらゆる追加バラストを含む）船体１、風力タービン２、（部分的に又は完全に）注水された平衡錘３及び平衡錘懸架チェーン１８の重量を含む浮体式風力タービンの総重量と、係留索８の下向きの牽引との組み合わせは、システムに加わる総浮力を、静水時に船体浮力タンク１６が完全に水没する程度まで相殺するほど十分ではない。
【００７２】
この実施形態では、本発明による基礎が半潜水型の全ての利点を有するが、この実施形態ではタービンロータに作用する大きな横力によって生じる転倒モーメントが、従来の半潜水型と同様の船体浮力タンク１６の差動注入だけでなく平衡錘３からの復原力によっても相殺されるので、タービン運転中の横傾斜角が大幅に低減される。
【００７３】
さらに、本発明による基礎は、変動する風力及び波力からの刺激に対する基礎の動的反応を、従来の半潜水型に可能な程度よりも大きな程度まで調整できるというさらなる利点を有する。平衡錘浮力タンク１７のバラストレベルは、基礎設計者にとってのさらなる自由度を表し、船体浮力タンク１６及び平衡錘浮力タンク１７のバラストレベルの調整によって傾き／ロール及びヨーの所望の自然周期の組み合わせを得ることができる。基礎の設置後に、バラスト船を必要とせずにこれらの自然周期及びその関係を微調整することさえも可能である。
【００７４】
図４に、本発明による浮体式風力タービンの別の実施形態を示す。船体１、タービン２及び平衡錘３の構成は図１及び図２のものと実質的に同じであるが、定位置保持構成が異なる。基礎は、海底に設置された錨にピンと張ったロープ１９を通じて取り付けられ、機能的にはＴＬＰ（張力係留式プラットフォーム）である。船体１、風力タービン２、（部分的に又は完全に）注水された平衡錘３及び平衡錘懸架チェーン１８の重量を含む浮体式風力タービンの総重量は、システムに加わる総浮力を、静水時に船体浮力タンク１６が完全に水没して基礎が自力で水面に浮上する程度まで相殺するほど十分ではない。しかしながら、基礎は、ピンと張ったロープ１９の下向きの力によって依然として水線面７よりも十分に下方の水中に存在する深さに水没して、最大設計海面状態条件においてもタンクのあらゆる部分が水上に出ないことを確実にする。
【００７５】
この実施形態では、本発明による基礎が、本明細書の導入部で言及したＴＬＰの全ての利点を有する。平衡錘３に起因して従来のＴＬＰに比べて重心が低くなることにより、うねり偏位中におけるロープ１９の垂直力の大きさを低減しやすくなる。
【００７６】
全ての実施形態について、変動する風力及び波力からの刺激に対する基礎の動的反応を、従来の半潜水型に可能な程度よりも大きな程度まで調整することができる。上述したように、基礎の設置後にバラスト船を必要とせずにこれらの自然周期及びその関係を微調整することさえも可能である。
【００７７】
図５に、平衡錘の好ましい実施形態を示す。平衡錘３は、取り付け金具２１が取り付けられた中心タンク２０を取り囲む一連の平衡錘浮力タンク１７を含む。取り付け金具２１は、一連の拘束具（ｓｈａｃｋｌｅ）２２によって平衡錘懸架チェーン１８に接続される。
【００７８】
中心平衡錘タンク２０は、設置及びメンテナンス中に平衡錘３を船体１に接続するロック機構の役割を果たす中心円筒孔２３を有する。
【００７９】
図６に、船体１における平衡錘懸架の好ましい実施形態を示す。平衡錘懸架チェーン１８は、取り付け金具２５に係合する拘束具２４によって横方向ノード１５に取り付けられる。
【００８０】
前景には、連結ピン２６が取り付けられた底部ノード１４が見える。このピンは、平衡錘３の中心円筒孔２３に収まって、設置及びメンテナンス中に平衡錘３を船体１に接続するロック装置の役割を果たす。
【００８１】
図７に、平衡錘懸架の異なる実施形態を示す。
【００８２】
図７ａには、平衡錘懸架チェーン１８を伸縮嵌め合い管２７に置き換えた実施形態を示す。例えば、曳航中などに平衡錘浮力タンク１７に空気が満たされて平衡錘３が底部ノード１１に隣接して位置している時には伸縮嵌め合い管２７が部分的に収納され、平衡錘浮力タンク１７に部分的に又は完全に水が満たされると、伸縮嵌め合い管２７が終端限界まで延びて平衡錘３の深さを定める。
【００８３】
この構成は、伸縮嵌め合い管２７が、第１の実施形態の平衡錘懸架チェーン１８の場合のように曳航中などに撓むことがないという利点を有する。
【００８４】
図７ｂには、平衡錘懸架チェーン１８を中心伸縮嵌め合い管２８に置き換えた、又は中心伸縮嵌め合い管２８で補った実施形態を示す。例えば、曳航中などに平衡錘浮力タンク１７に空気が満たされて平衡錘３が底部ノード１１に隣接して位置している時には、中心伸縮嵌め合い管を中心支柱６の底部及び／又は平衡錘３の中心タンク２０の中心孔２３に収納することができる。平衡錘浮力タンク１７に部分的に又は完全に水が満たされると、中心伸縮嵌め合い管がその終端限界まで延びて平衡錘３の深さを定める。平衡錘支持体ワイヤー又はチェーン１８は、横力の支持と、結果として生じるモーメントの伝達とに寄与することができる。
【００８５】
この構成は、設置及びメンテナンス過程中に中心伸縮嵌め合い管２８が平衡錘３を正確に誘導するという利点を有する。
【００８６】
図７ｃには、平衡錘３を、一連のブレース３１によって互いの位置に保たれた複数の浮力タンクセット３０を含む多角形として成形した実施形態を示す。例えば、曳航中などに浮力タンクセット３０に空気が満たされている場合、平衡錘３は、船体１の横方向ブレース１２に近接して位置する。浮力タンクセット３０に部分的に又は完全に水が満たされると、平衡錘懸架チェーン１８が平衡錘を支持して平衡錘３の深さを定める。
【００８７】
この構成は、潜在的により多くの浮力タンクセット３０上にバラストが分布することに起因して、第１の実施形態の単一のタンクセット１５で容易に構成されるよりも平衡錘３の総重量が大きくなることにより、さらに低い重心及びさらに高度な復原性をもたらすことができるという利点を有する。
【００８８】
当業者には、異なる実施形態を組み合わせてさらなる有利な解決策を提供できることが明らかであろう。
【００８９】
図８に、本発明による、基礎を円柱ブイとして実装する設置シーケンスを示す。
【００９０】
図８ａには、曳航前の波止場地域における基礎を示す。基礎は、曳航中にもこの構成で維持される。平衡錘浮力タンク１７には空気が満たされており、従って平衡錘３は浮かぶのに十分な浮力を有する。平衡錘浮力タンク１７は、図４及び図６について上述した孔にピンを挿入する構成などの好適な連結構成によって、底部ノード１４に隣接する便利な位置に保持される。平衡錘懸架チェーン１８は、曳航中に完全な構造の喫水に影響を与えないように、好適な手段によって浮体式基礎船体１に取り付けられる。
【００９１】
図８ｂには、所望の洋上位置における基礎を示す。この基礎は依然として曳航構成にあるが、この時点では既に係留索８が接続されている。平衡錘懸架チェーン１８は、既に浮体式基礎船体１から切り離されている。
【００９２】
図８ｃには、平衡錘浮力タンク１７の注水開始後の所望の洋上位置における基礎を示す。図示の段階では、既に平衡錘浮力タンク１７に、平衡錘３の浮力がもはやその重量を十分に支えることができないレベルまで水が満たされている。この結果、平衡錘３は、その船体１の下方の最終位置まで沈み、平衡錘懸架チェーン１８は、そのほぼ最終的な長さまで延びている。しかしながら、平衡錘３の水中重量（重量と浮力との差分）は、未だに船体１上の水線面レベルを変化させるほど十分ではない。
【００９３】
図８ｄには、所望の洋上位置における最終位置の基礎を示す。平衡錘浮力タンク１７の注水は所望のレベルまで完了しており、場合によっては船体１の船体浮力タンク１６内のバラストの重量が加わった平衡錘３の水中重量は、船体１を水線面未満の所望の深さまで引き寄せるのに十分である。最終的な喫水は、平衡錘浮力タンク１７内のバラスト水位と船体１の船体浮力タンク１６との組み合わせによって調整することができる。
【００９４】
図９に、本発明による、基礎を半潜水型として実装する設置シーケンスを示す。
【００９５】
図９ａには、曳航前の波止場地域における基礎を示す。基礎は、曳航中にもこの構成で維持される。平衡錘浮力タンク１７には空気が満たされており、従って平衡錘３は浮かぶのに十分な浮力を有する。平衡錘浮力タンク１７は、図４及び図６について上述した孔にピンを挿入する構成などの好適な連結構成によって、底部ノード１４に隣接する便利な位置に保持される。平衡錘懸架チェーン１８は、曳航中に完全な構造の喫水に影響を与えないように、好適な手段によって浮体式基礎船体１に取り付けられる。
【００９６】
図９ｂには、所望の洋上位置における基礎を示す。この基礎は依然として曳航構成にあるが、この時点では既に係留索８が接続されている。平衡錘懸架チェーン１８は、既に浮体式基礎船体１から切り離されている。
【００９７】
図９ｃには、平衡錘浮力タンク１７の注水開始後の所望の洋上位置における基礎を示す。図示の段階では、既に平衡錘浮力タンク１７に、平衡錘３の浮力がもはやその重量を十分に支えることができないレベルまで水が満たされている。この結果、平衡錘３は船体１の下方の最終位置まで沈み、平衡錘懸架チェーン１８はほぼ最終的な長さまで延びている。しかしながら、平衡錘３の水中重量（重量と浮力との差分）は、未だに船体１上の水線面レベルを変化させるほど十分ではない。
【００９８】
図９ｄには、所望の洋上位置における最終位置の基礎を示す。平衡錘浮力タンク１７の注水は所望のレベルまで完了しており、場合によっては船体１の船体浮力タンク１６内のバラストの重量が加わった平衡錘３の水中重量は、一次復原性を保証すると同時に平衡錘３からのさらなる所望の復原性を達成するために、十分な残留水線面積を有することと、船体１の船体浮力タンク１６の水線面上方の高さとの間の妥協点である所望の深さまで船体１を引き寄せるのに十分である。
【００９９】
図１０に、本発明による、基礎をＴＬＰとして実装する設置シーケンスを示す。
【０１００】
図１０ａには、曳航前の波止場地域における基礎を示す。基礎は、曳航中にもこの構成で維持される。平衡錘浮力タンク１７には空気が満たされており、従って平衡錘３は浮かぶのに十分な浮力を有する。平衡錘浮力タンク１７は、図４及び図６について上述した孔にピンを挿入する構成などの好適な連結構成によって、底部ノード１４に隣接する便利な位置に保持される。平衡錘懸架チェーン１８は、曳航中に完全な構造の喫水に影響を与えないように、好適な手段によって浮体式基礎船体１に取り付けられる。
【０１０１】
図１０ｂには、平衡錘浮力タンク１７の注水開始後の所望の洋上位置における基礎を示す。図示の段階では、既に平衡錘浮力タンク１７に、平衡錘３の浮力がもはやその重量を十分に支えることができないレベルまで水が満たされている。この結果、平衡錘３は船体１の下方の最終位置まで沈み、平衡錘懸架チェーン１８はほぼ最終的な長さまで延びている。しかしながら、平衡錘３の水中重量（重量と浮力との差分）は、未だに船体１上の水線面レベルを変化させるほど十分ではない。基礎の下方では、予め設置されたロープ１９に屈曲継手（ｆｌｅｘ−ｊｏｉｎｔｓ）が取り付けられて結合の準備ができている。
【０１０２】
図１０ｃには、平衡錘浮力タンク１７の注水が所望のレベルまで完了した後の所望の洋上位置における基礎を示す。ここでは、場合によっては船体１の船体浮力タンク１６内のバラストの重量が加わった平衡錘３の水中重量が、所望の最終的な喫水よりもわずかに下方の所望の深さまで船体１を引き寄せるのに十分である。潜水工程中には、基礎が一時的に円柱ブイとして作用している。船体１は、ロープの屈曲継手の合わせ面が屈曲継手の側面よりもわずかに下方に来る位置まで下降している。
【０１０３】
図１０ｄには、所望の洋上位置における最終位置の基礎を示す。船体１が横に移動したため、ロープの屈曲継手の合わせ面は屈曲継手の真下に位置している。その後、平衡錘浮力タンク１７及び／又は船体１の船体浮力タンク１６からの水バラストの除去によって、船体１及び平衡錘３の水中重量が、ロープの屈曲継手の合わせ面が屈曲継手に結合してロープ１９の所望の予張力が達成される程度まで低減している。
【０１０４】
図１１に、本発明による、一例として円柱ブイ構成を用いた検査及びメンテナンスシーケンスを示す。
【０１０５】
図１１ａには、メンテナンス工程開始前の基礎を示す。船体１の位置は、場合によっては船体１の船体浮力タンク１６内のバラストの重量が加わった平衡錘３の水中重量（重量と浮力との差分）によって水線面よりも下方の深さに維持されている。
【０１０６】
図１１ｂには、メンテナンス工程開始後の基礎を示す。平衡錘浮力タンク１７が部分的に排気され、この時点では平衡錘３の浮力がその重量を支えるのにほぼ十分なレベルまで水で満たされている。平衡錘３は、依然としてその船体１の下方の最終位置にあるが、平衡錘３の水中重量は、もはや船体１を水中の位置に維持するほど十分ではない。この結果、船体が水面に浮上して、船体面、ボルト接続部、並びに平衡錘懸架チェーン１８及び係留索８との接合部の洗浄、検査及びメンテナンスが可能になる。
【０１０７】
図１１ｃには、一般的な分解修理に適した形態の基礎を示す。平衡錘浮力タンク１７は、平衡錘３の浮力がその重量を支えるのに十分なレベルまで排気されている。この結果、平衡錘３が底部ノード１４に隣接する曳航位置まで浮上し、船体面、ボルト接続部、及び平衡錘懸架チェーン１８との接合部の洗浄、検査及びメンテナンスが可能になる。図１１ｃに示すように、洋上メンテナンス中には、平衡錘懸架チェーン１８を自然な緩んだ状態で放置しておけばよい。しかしながら、平衡錘懸架チェーン１８を持ち上げて船体１の複数の付着点に接続して、チェーンからの過度の喫水を伴わずに曳航を可能にすることもできる。この構成では、完全な浮体式基礎を係留チェーン８から切り離し、主要メンテナンスのために又は最終的に退役のために再び港に曳航することができる。
【０１０８】
図１２に、本発明による、基礎をＴＬＰとして実装して平衡錘がＴＬＰ錨の役割を果たす基礎の実施形態を示す。
【０１０９】
この構成では、平衡錘３が、図７ｃに関連してさらに説明したように多角形として成形される。平衡錘は、一連のブレース３１によって互いの位置に保たれた複数の浮力タンクセット３０を含む。例えば、曳航中などに浮力タンクセット３０に空気が満たされている場合、平衡錘３は、船体１の横方向ブレース１２に近接して位置する。浮力タンクセット３０に部分的に又は完全に水が満たされると、平衡錘懸架チェーン１８が平衡錘を支持して平衡錘３の深さを定める。この特定の実施形態では、平衡錘３の所望の深さが、設置場所の水深と設置完了後の船体１の所望の深さとの差分に対応する船体１の下方の位置にある。平衡錘は、所望の位置まで下降した後に、さらにバラスト処理されて船体を水面下方の所望の深さまで引き寄せ、この段階で平衡錘は海底３２に到達する。ここでは、平衡錘が、予め設置されたＴＬＰ錨に取って代わり、平衡錘懸架手段が、予め設置されたＴＬＰロープに取って代わる。
【０１１０】
高い横方向の負荷容量を保証するために、タンク３０の下側リムは、設置中に海底３２に埋没するスカートとして設計することができる。さらに、垂直方向及び横方向の両方における負荷容量をさらに高めるために、このようなスカートの内部に吸引力を付与する手段をタンクに取り付けることができる。
【０１１１】
この構成には複数の利点がある。
【０１１２】
第１に、この構成は、潜在的により多くの浮力タンクセット３０上にバラストが分布することに起因して、第１の実施形態の単一のタンクセット１５で容易に構成されるよりも平衡錘３の総重量が大きくなることにより、さらに低い重心及びさらに高度な復原性をもたらすことができるという利点を、図７ｃで概説した実施形態と共有する。
【０１１３】
第２に、この実施形態は、真の単一シーケンスによる設置を容易にする。船体１、平衡錘３及び懸架手段１８の組み合わせが、浮体式基礎、錨及びロープ又は係留索を含む完全なユニットを形成するので、予め設置された錨、係留索、ロープなどは不要である。この結果、完全な設置を１つの単一作業として行うことができる。これによって設置コストが大幅に削減される。
【０１１４】
第３に、同様に退役も単純である。錨及び係留索を含む完全な基礎は、平衡錘３のタンク３０に空気を再注入することによって１つの単一作業で設置場所から浮上させることができる。これによって退役コストが大幅に削減される。
【０１１５】
最後に、船体１の潜水中に復原性を保証するために必要な懸架手段１８の構成の効果により、平衡錘３が海底に到達した時点で非明示的に優れた復原性がもたらされる。この基礎は、機能的にはＴＬＰであるが、通常のＴＬＰとは異なり、三角形構成の懸架手段が、流体力に応答する船体１の横方向の動きを防ぐ。この結果、ロープが緩むリスクが大幅に低下し、船体１及び平衡錘３に対するロープ１８の方向がほぼ一定であるため、ロープ端部におけるコストの高い屈曲継手が不要になる。
【０１１６】
この実施形態の変形例では、平衡錘が、ブレース３１によって適所に保持された３又は４以上のタンクセット３０を含む多角形として成形されず、図１及び図２のような単一のタンクセットとして成形される。基礎は、平衡錘３が海底に到達する位置まで沈むと、復原性が傾斜の関数であるＴＬＰの特殊な異形になる。ここでは、平衡錘３を懸架手段１８に接続する際に屈曲継手が不要にならず、風力タービン２に作用する空気力及び／又は船体１に作用する流体力の結果として、船体１は若干横方向及び斜め方向に移動するが、この変形実施形態の利点は、平衡錘３が非常に単純なままという点である。
【０１１７】
上述した好ましい実施形態及びその他の実施形態の説明は、開示する発明概念の範囲又は適用性を限定又は制限するものではない。本開示の利点と共に、本明細書に開示した１つの実施形態に関して説明した詳細は、本明細書に明示又は記載していない場合でも、本明細書に開示した他の実施形態と組み合わせ、或いは他の実施形態上で使用することができると認識されるであろう。本出願人らは、本明細書に含まれる発明概念を開示することと引き換えに、添付の特許請求の範囲によって得られる全ての特許権を所望する。従って、添付の特許請求の範囲は、以下の特許請求項の範囲又はその同等物の範囲に該当する最大限までの全ての修正及び変更を含むように意図される。
【符号の説明】
【０１１８】
１  浮体式基礎船体
３  平衡錘
６  風力タービンタワー
７  水線面
８  係留索
９  中心支柱
１０  対角ブレース
１１  径方向ブレース
１２  横方向ブレース
１３  移行部品
１４  底部ノード
１５  横方向ノード
１６  船体浮力タンク
１７  平衡錘浮力タンク
１８  平衡錘懸架チェーン
【図１】
2019509217.tif 000003
【図２】
2019509217.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図８ｄ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図９ｄ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１０ｄ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【図１１ｄ】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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